第四节 井控设备与井控技术

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1、第四节井控设备与井控技术一、井控设备 　　井控设备系指实施油气井压力控制所需的一整套设备、仪器仪表和专用工具。 　　(一)油气钻井井控设备的安全配套标准 　　为了满足油气井压力控制的要求，井控设备必须能在钻井过程中对地层压力、地层流体、钻井主要参数、钻井液参数等进行准确地监测和预报；当发生溢流、井喷时，能迅速控制井口、节制井眼中流体的排放，并及时泵入压井钻井液使之在维持稳定的井底压力条件下重建井底与地层之间的压力平衡。即使发生井喷失控乃至着火事故，也具备有效的处理条件。因此，标准配套的井控设备应由以下主要部分组成。 　1．以液压防

2、喷器为主体的钻井井口，又称防喷器组合。其主要包括：　　(1)液压防喷器；　　(2)套管头；　　(3)四通；　　(4)过渡法兰。 　　2．液压防喷器控制系统。其主要包括：　　(1)司钻控制台；　　(2)远程控制台；　　(3)辅助遥控控制台。 　　3．以节流管汇为主的井控管汇。其主要包括：　　(1)节流管汇及液动节流阀控制箱；　　(2)放喷管线；　　(3)压井管汇；　　(4)注水管线；　　(5)灭火管线；　　(6)反循环管线。  　　(二)液压防喷器组合 　　液压防喷器组合选择包括压力级别、公称尺寸(通径)、组合形式及控制系统的控制点

3、数的选择等。选择液压防喷器组合应考虑的因素主要有：井的类别、地层压力、套管尺寸、地层流体类型、人员技术状况、工艺技术要求、气候影响、交通条件、物资供应状况以及环境保护要求等。总之，应能实现平衡钻井，确保钻井安全和节省钻井费用。 　　1．压力级别的选择　　液压防喷器组合的工作压力取决于所用套管的抗内压强度、套管鞋处裸眼地层的破裂压力和预计所承受的最大井口压力。但主要是根据防喷器组合预计承受的最大井口压力来决定。　　防喷器压力级别共有五种：14MPa、21MPa、35MPa、70MPa、105MPa、140MPa。 　　2．通径的选择

4、　　防喷器组合的通径取决于井身结构设计中的套管尺寸，即必须略大于所连套管的外径。　　防喷器通径共有九种：180mm、230mm、280mm、346mm、426mm、476mm、528mm、540mm、680mm。其中现场常用的有230mm、280mm、346mm、540mm。 　　3．组合形式的选择　　选择组合形式主要根据地层压力、钻井工艺要求、钻具结构及设备配套情况。　　14MPa防喷器组合有四种形式供选择(见图2—6)。　　21MPa和35MPa防喷器组合有两种形式供选择(见图2—7)。　　70MPa和105MPa防喷器组合有

5、两种形式供选择(见图2—8)。 图2—614MPa防喷器组合图 图2—721MPa和35MPa防喷器组合图 　　为了安全期间，各种组合形式应配备1～2个钻井四通。钻井四通有两个主要作用，一是便于连接井控管汇；二是保护防喷器，处长其使用寿命。如果钻井液中含有大量的岩屑，砂粒和化学药品，甚至有金属屑，会加快防喷器的磨损、冲蚀，而缩短其使用寿命。 图2—870MPa和105MPa防喷器组合图 　　4．控制系统控制点数的选择　　控制点数除满足选择的防喷器组合所需要的控制数外，还需增加两个控制点数，用来控制两个液动阀，或用来控制一个液动阀，

6、另一个作为备用。 　　(三)环形防喷器 　　1．结构与原理　　发生溢流关闭环型防喷器时，从控制系统来的高压油进入关闭腔，推动活塞上行，在顶盖的限制下，迫使胶芯向心运动，支撑筋相互靠拢，将其间的橡胶挤向井口中心，实现密封钻具，或全封井口。打开时，从控制系统来的高压油进入开启腔，推动活塞下行，胶芯在本身橡胶弹性力作用下复位，将井口打开。 　　2．类型与技术规范　　(1)类型　　现场常用环形防喷器的类型按其密封胶芯的形状可分为球型环形防喷器、锥型环形防喷器和组合型环形防喷器。　　(2)技术规范　　常用环形防喷器技术规范见表2—10和表2

7、—11(以华石二机厂的环形防喷器为例)。 表2—10球型环形防喷器规格及技术参数 表2—11锥型环形防喷器规格及技术参数 　　3．功能　　主要功能是：　　(1)在钻进、取心、测井等作业中发生溢流或井喷时，能封闭方钻杆、钻杆、取心工具、电缆、钢丝绳等工具与井筒所形成的环形空间。　　(2)当井内无管具时能全封闭井口。　　(3)在使用减压调压阀或缓冲储能器控制的情况下，能通过180台肩的对焊钻杆接头强行起下钻具，但起下速度要慢，过接头时要更慢(不大于0．2m／s)，强行起下钻具时的关井压力可适当降低，允许胶芯与钻杆之间有少量泄漏。能否进

8、行强行起下钻具作业还必须考虑井下情况和安全施工的条件。 　　4．使用安全技术要求　　(1)在防喷器现场安装后，应按最新试压标准进行现场试压。　　(2)进入目的层后，每起下钻两次，要试关防喷器一次以检查封井效果。如发现胶芯失效或其他问题，应立即更换处